近期，中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所陳雁研究組在國際學術(shù)期刊The Journal of Nutritional Biochemistry在線發(fā)表了標題為“Intermittent protein restriction improves glucose homeostasis in Zucker diabetic fatty rats and single-cell sequencing reveals distinct changes in β cells”的研究成果。該研究發(fā)現(xiàn)間歇性蛋白限制可以保護糖尿病大鼠的胰島并改善血糖穩(wěn)態(tài)。
糖尿病在過去的幾十年里已經(jīng)成為全球流行病，對人類健康和全球經(jīng)濟的威脅日益嚴重。根據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟的糖尿病地圖集，2022年全世界有5.37億成年人患有糖尿病，主要是2型糖尿病。目前預(yù)防和管理2型糖尿病最有效的策略是改變生活方式和飲食習慣。減少食物攝入，同時避免營養(yǎng)不良，可以改善2型糖尿病、衰老和許多其他代謝紊亂。膳食中宏量營養(yǎng)素的比例也起著重要作用，在碳水化合物替代飲食中，通過用碳水化合物替代蛋白質(zhì)實現(xiàn)了長壽和代謝健康，這提示限制蛋白質(zhì)的攝入可能會給身體帶來健康益處。
除了蛋白質(zhì)或氨基酸限制的飲食策略，禁食或熱量限制長期以來被認為是一種延長壽命和改善代謝健康的有效手段。近年來，許多熱量限制的方式如間歇性節(jié)食和時間限制性飲食已被廣泛用于改善包括糖尿病在內(nèi)的代謝性疾病。但是由于這類飲食策略對于大多數(shù)受試者來說很難堅持以及潛在的負面影響，盡可能減少長期飲食干預(yù)的負面效果，定期使用不同種類的模擬禁食飲食，已被證明通過促進胰島β細胞分泌胰島素和再生治療2型糖尿病。持續(xù)的蛋白質(zhì)或者氨基酸限制以及間歇性節(jié)食已被證明可以改善糖尿病，但目前還沒有研究探討間歇性的蛋白限制是否足以干預(yù)糖尿病。
該項研究探討了一種間歇性蛋白限制（IPR）的飲食方式，發(fā)現(xiàn)IPR可以迅速緩解Zucker糖尿病肥胖（ZDF）大鼠高血糖血癥，減少了肝臟的葡萄糖生成。IPR保護胰島免受糖尿病所引起的損傷，并提高β細胞的數(shù)量和增加其增殖能力。對分離的ZDF大鼠胰島進行的單細胞轉(zhuǎn)錄組測序分析發(fā)現(xiàn)，IPR能夠逆轉(zhuǎn)糖尿病相關(guān)的β細胞去分化。此外，糖尿病ZDF大鼠胰島β細胞具有胰島淀粉樣多肽、嗜鉻粒蛋白和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)基因表達增加的情況。β細胞去分化標志物Cd81在糖尿病大鼠β細胞中表達增加。相反，D-box結(jié)合PAR bZIP轉(zhuǎn)錄因子Dbp和即早反應(yīng)基因在糖尿病胰島β細胞中表達降低。上述結(jié)果表明，IPR在糖尿病大鼠模型中有效控制血糖和保護β細胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)完整性。
中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所陳雁研究員為該論文的通訊作者，中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所與上?？萍即髮W聯(lián)合培養(yǎng)博士研究生李晨晨為該論文第一作者。該項工作得到了科技部、國家自然科學基金委員會等經(jīng)費的資助，同時也得到了中國科學院上海營養(yǎng)與健康研究所公共技術(shù)平臺和動物平臺的支持。
圖：兩組大鼠的胰島免疫熒光染色，間歇性蛋白限制有助于增加胰島形態(tài)完整性
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